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量子芯片露头角混合量子与经典是现实的选择

来源：中国科学报　作者：佚名　责任编辑：admin　发表时间:2013-04-23 19:40　

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核心提示：不久前，《科学》杂志发表了美国马里兰大学与美国国家标准与技术研究院（NIST）的联合量子研究院教授克里斯·门罗（Chris Monroe）的一篇综述文章。该文规划出了可扩展离子阱量子处理器的宏伟蓝图。

在量子信息领域取得一系列研究成果的中国科学院量子信息重点实验室（简称中科院量子信息实验室）教授李传锋，不久前刚刚获得了王大珩光学奖。此间，他对量子计算机的发展有着独特见解。

“如果单纯实现某个经典计算机完不成的模拟任务，我感觉近期内就可以实现，但真正实现量子计算可能还需要近20年。虽然不清楚未来量子计算机是什么模样，量子与经典混合的模式可能是比较现实的选择。”他在电话那头对《中国科学报》记者说。

量子计算最大挑战

“量子计算原理性的实验验证已很多，但是要达到成型的量子计算机还需要对量子系统及其环境的控制更加精细。一方面，应加大可控量子系统的比特数目，另一方面应控制环境，以降低对量子系统操作的出错几率。”李传锋介绍。

可控量子需要加大到多少数目才能真正做成量子计算机呢？

“对于一些复杂的问题，比如远离平衡态的演化等，量子计算机更能展现优势。要超越经典计算机的运算能力，只要操控30个左右的量子比特即可。”李传锋回答道。

不久前，《科学》杂志发表了美国马里兰大学与美国国家标准与技术研究院（NIST）的联合量子研究院教授克里斯·门罗（Chris Monroe）的一篇综述文章。该文规划出了可扩展离子阱量子处理器的宏伟蓝图。结合芯片技术及离子与光的耦合技术等，李传锋解释说，理论上离子阱系统可操作的量子比特数目能扩展到106量级。“实际上，当量子比特数超过400时，其中蕴涵的量子态数目2400就已经超过了整个宇宙中基本粒子的数目。”

而关于量子计算目前出错的几率，李传锋表示：“目前，科学家对单个粒子的操纵已达到极高水准。2012年诺贝尔物理学奖授予了两位科学家，他们是抓住并操控单个量子粒子的塞尔日·阿罗什和大卫·维因兰德（David Wineland）。”李传锋说。

他介绍道，两粒子间的门操作精度达到99.3%，是由奥地利因斯布鲁克大学教授雷纳·布莱特研究组在离子阱中实现的。这个精度已达到容错量子计算的要求。但如果离子阱中离子数量增加，环境带来的影响会相应加大，门操作精度也会随之下降。“要想实现大规模的容错量子计算，仍然需要改善，以降低出错几率。”

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